淺談鹽湖鹵水中鋰元素的分布及提鋰技術

(青海大學 青海 西寧 810000)

一、鹽湖鹵水鋰元素分布情況

鋰是世界上已發(fā)現(xiàn)的最輕的金屬，電化學性極強，廣泛應用于電池生產、冶金、陶瓷、玻璃、醫(yī)藥等產業(yè)，是典型的能源型金屬，現(xiàn)階段在高能鋰電池、電動汽車方面用處極大，因此被譽為“工業(yè)味精”。

鋰在地殼中的含量約為0.0065%，在全球已經發(fā)現(xiàn)的鋰資源中，鹽湖鹵水中的鋰資源約占90%，主要分布在玻利維亞、阿根廷、中國、智利及美國。智利阿塔卡馬(Salar de Atacama)、玻利維亞烏尤尼(Salar de Uyuni)、阿根廷翁布雷穆爾托、美國銀峰、中國西藏扎布耶和青海鹽湖等為目前全球已探明的鋰資源含量豐富的鹽湖。

鹽湖鋰資源分布統(tǒng)計表

我國的鋰鹽湖資源主要分布在青海省和西藏省，兩地鹽湖鋰資源儲量占全國鋰資源總儲量的80%左右。青海的鋰資源主要存在于硫酸鹽型鹽湖中，集中分布在柴達木盆地的察爾汗鹽湖，目前正在開發(fā)的是東臺吉乃爾湖和西臺吉乃爾湖，儲量約為9萬噸和48萬噸。西藏鋰資源主要賦存于碳酸鹽型鹽湖中，集中分布在藏北仲巴縣扎布耶鹽湖，該鹽湖為世界罕見的硼鋰鉀銫等綜合性鹽湖礦床，其中的鋰、硼均達超大型規(guī)模，是全球第三大百萬噸級鹽湖，鋰的資源含量達153萬噸，含鋰量僅次于Salar de Atacama和Salar de Uyuni，同時也是全球鎂鋰比最低的優(yōu)質含鋰鹽湖。

二、鹽湖鹵水中鋰元素提取技術

(一)沉淀法

沉淀法是我國最早研究并已實現(xiàn)工業(yè)化的提鋰技術，該法的基本原理為將鹽湖鹵水進行蒸發(fā)，通過脫硼、除鎂除鈣等生產工藝，以制取含有較高鋰含量的老鹵，再加入沉淀劑或鹽析劑是其析出，然后得到含鋰物質。該法是將鋰產品作為副產物進行析出，技術成熟，可靠性很高。但此方法局限性較大，適用于鎂鈣含量不高、鹽堿金屬不多的鹽湖鹵水，若含有較多的鎂鈣元素，濃縮時會消耗較多的純堿生成含鎂、鈣物質，經濟性不強。

沉淀法包括碳酸鹽沉淀法、鋁酸鹽沉淀法、鹽梯度太陽能提鋰法、水硼鋰共沉淀提鋰法等，提鋰時可根據(jù)實際情況和自身所需進行適當選擇。

(二)離子交換吸附法

關于離子吸附法是目前關注度較高的提鋰方法，關于此方面的報道也很多。離子交換吸附法是利用對鋰離子有選擇性吸附功能的吸附劑進行“吸鋰”，再利用HCI等溶液將鋰離子洗脫下來，洗提液濃縮后可直接作為電解法制鋰的原料液。根據(jù)吸附劑的性質可分為有機吸附劑和無機吸附劑。有機吸附劑一般為有機離子樹脂，有機離子樹脂交換法把人工樹脂直接加入鹵水中去吸附鹵水中的鋰離子，但此法很不經濟，成本相對高。而無機吸附劑對鋰的吸附性較有機吸附劑大且選擇性好，與其他方法相比有優(yōu)越性。

近年來研究較多的鋰吸附劑是二氧化錳離子篩吸附劑，該吸附劑對鋰的選擇性吸附極強且吸附方法特殊，該方法首先將鋰鹽與二氧化錳反應生成具有立方尖晶石結構的“鋰錳氧化物前驅體”,通過酸洗除去晶格中的Li而轉變?yōu)榧饩Y構的λ-Mn O2,λ-Mn O2再吸附鹽湖鹵水中的Li,Li進入晶格中,還原。除此之外，常用的吸附劑還有無定型氫氧化物吸附劑、層狀吸附劑、鋁鹽吸附劑等等。無機鹽離子系附近近年來發(fā)展較快甚至有的已經實現(xiàn)了工業(yè)化。離子交換吸附法的優(yōu)點是工藝簡單，回收率高，產生的污染物少對環(huán)境保護起到一定作用，適合用于鎂鈣濃度高的鹽湖鹵水中，但也有其缺點，吸附劑多為粉末狀，流動性和滲透性差且溶解問題嚴重；且因為要用到酸性物質對設備的腐蝕性大，不利于大規(guī)模的生產利用，應用前景狹窄。

(三)焙燒浸取法

鐘輝等人曾對東臺吉乃爾鹽湖鹵水進行脫硼后，提取其母液利用焙燒浸取法進行提鋰實驗，鎂的分利率和鋰的獲取率均在90%以上，很好的解決了鎂鋰分離的問題，現(xiàn)已經實現(xiàn)了工業(yè)化的生產。此法是在脫硼后對鹵水進行蒸發(fā)去除其中一般水分得到四水氯化鎂后干燥，在高溫下焙燒一段時間得到氧化鎂，再加水浸取來獲取鋰，同時用石灰乳出去雜質(鈣、鎂等)，將溶液濃縮至含鋰離子質量百分數(shù)為2%左右，加入純堿沉淀出碳酸鋰，烘干，就得到了碳酸鋰產品。此法的優(yōu)點是既獲得了鋰，又利用了其中的鎂資源，生產含鋰化合物的同時副產品為鎂砂。缺點是能耗較高且設備腐蝕嚴重，需要蒸發(fā)水量極大。

(四)其他工藝方法

除了上面提到的國內外已經較成熟并實現(xiàn)了工業(yè)化的提鋰方法外，還有鹽析法、液膜分離法、TBP溶劑萃取法等等，但這些方法或因為自身工藝條件不夠成熟或受經濟、環(huán)境等因素的影響，實際應用都受到了較大的限制制約。

目前，國際上各產鋰大國都將鹽湖提鋰作為重要的戰(zhàn)略目標進行發(fā)展，在這種提鋰全球化的形式之下，我國應該抓住機遇，加強國內科學研究和提鋰相關工程的發(fā)展，積極與國外進行技術交流，學習國外成功經驗，以實現(xiàn)我國鋰工業(yè)的快速發(fā)展。

[1]楊兆娟.向蘭.從鹽湖鹵水中提鋰的研究發(fā)展[J].海湖鹽與化工(現(xiàn)《鹽業(yè)與化工》)，2005，34(6)：27-29.

[2]鐘輝.楊建元.張凡.高鎂鋰比鹽湖鹵水中制取碳酸鋰的方法：中國，1335262[P].2002-11-12

[3]陳兆華.吳盤平.利用鹽湖老鹵生產高純氧化鎂及鋰鹽的工藝：中國，CN101117225[P].2008-02-06.